No fim da tarde, a administração de um terminal rodoviario avaliou dois sistemas para desinfetar corrimãos e…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
No fim da tarde, a administração de um terminal rodoviario avaliou dois sistemas para desinfetar corrimãos e bancos sem fechar o espaco por longos periodos. Um deles usa luz ultravioleta C de comprimento de onda 254 nm; o outro, luz violeta de 405 nm, ambos com a mesma potencia total de 20 W. O comite de seguranca destacou que a preocupacao principal era reduzir riscos para pessoas circulando no local, sobretudo quanto a exposicao acidental aos olhos e a pele. A equipe tecnica lembrou que a energia de cada foton depende do comprimento de onda e pode ser estimada por E = h.c/lambda, com h = 6,6 x 10^-34 J.s e c = 3 x 10^8 m/s. Embora os dois sistemas emitam radicao eletromagnetica, a escolha deveria considerar o tipo de interacao mais provavel com o corpo humano. Com base no texto, conclua qual argumento fisico favorece a escolha da luz de 405 nm para uso com pessoas presentes no local.
- A) Apresenta fotons menos energeticos, reduzindo a chance de interacoes ionizantes.
- B) Apresenta menor frequencia, logo maior poder de aquecimento nos tecidos.
- C) Apresenta fotons mais energeticos, aumentando a eficiencia sem elevar os riscos.
- D) Apresenta fotons ionizantes, porque toda luz violeta interage desse modo com o corpo.
- E) Apresenta a mesma energia por foton, pois a potencia total informada e igual.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a energia do fóton de 254 nm. Usando E = h.c/lambda, com h = 6,6 x 10^-34 J.s, c = 3 x 10^8 m/s e lambda = 254 x 10^-9 m, obtém-se E = (1,98 x 10^-25)/(254 x 10^-9), que é cerca de 7,8 x 10^-19 J. Passo 2: Calcule a energia do fóton de 405 nm. Com lambda = 405 x 10^-9 m, obtém-se E = (1,98 x 10^-25)/(405 x 10^-9), que é cerca de 4,9 x 10^-19 J. Passo 3: Compare os resultados. O fóton violeta tem energia cerca de 37% menor que o fóton ultravioleta C, porque quanto maior o comprimento de onda, menor a energia do fóton (E é inversamente proporcional a lambda). Passo 4: Relacione a energia ao risco. Fótons de menor energia têm menos chance de romper ligações químicas e de ionizar átomos das moléculas do olho e da pele, que é o tipo de interação mais danoso à saúde. A radiação ultravioleta C, com fótons mais energéticos, é justamente a usada como germicida por causar danos ao DNA dos micro-organismos, e por isso também oferece mais risco às pessoas. Passo 5: Conclua. A alternativa A é a correta, pois afirma exatamente que a luz de 405 nm tem fótons menos energéticos, o que reduz a chance de interações ionizantes. Por que as outras estão erradas: B confunde menor frequência com maior aquecimento, quando a menor frequência significa menor energia por fóton; C inverte a relação entre comprimento de onda e energia, afirmando que o violeta tem fótons mais energéticos; D afirma que toda luz violeta é ionizante, o que é falso, já que a ionização exige fótons de energia bem maior; E confunde potência, que é energia por unidade de tempo, com energia por fóton, e potências iguais não implicam energias iguais por fóton.
💡 Dica: Calcule a energia dos fótons usando a fórmula e compare os comprimentos de onda.
Alternativa por alternativa
Como E = h.c/lambda, maior lambda implica menor energia por foton; assim, 405 nm e menos energetica que 254 nm.
O aluno acerta que 405 nm tem menor frequência, mas conclui que isso significa maior poder de aquecimento, quando menor frequência significa fótons menos energéticos. Além disso, o argumento não se refere ao risco de interação com o corpo.
O aluno inverte a relação entre comprimento de onda e energia do fóton, pensando que o maior comprimento de onda (405 nm) corresponde a fótons mais energéticos. Na fórmula E = h.c/lambda, a energia é inversamente proporcional ao comprimento de onda.
Por que engana: Confundir energia dos fótons com potência total ou interpretar incorretamente a relação entre comprimento de onda e energia.
O aluno supõe que toda luz violeta é ionizante, usando uma generalização de senso comum sobre cores de luz. A ionização depende da energia do fóton e exige valores muito superiores aos do violeta.
O aluno confunde a potência total (energia por unidade de tempo) com a energia de cada fóton. Potências iguais podem ser distribuídas em fótons de energias diferentes, conforme o comprimento de onda.
Raio-X da questão
energia de fótons e comprimento de onda
avaliacao
energia de fótons · radiação eletromagnética
estude a relação entre energia, frequência e comprimento de onda da luz
Confundir energia dos fótons com potência total ou interpretar incorretamente a relação entre comprimento de onda e energia.
pensamento_critico
cotidiano
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